(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111439817.5 (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 厦门韫茂科技有限公司 地址 361000 福建省厦门市软件园三期集 美大道13 00号创新大厦6楼之四十一 (72)发明人 陈斌　王韫宇　 (74)专利代理 机构 厦门智慧呈 睿知识产权代理 事务所(普通 合伙) 35222 代理人 陈晓思 (51)Int.Cl. H01M 4/62(2006.01) H01M 4/36(2006.01) H01M 4/505(2010.01) H01M 4/525(2010.01) H01M 4/04(2006.01)H01M 10/0525(2010.01) C23C 16/40(2006.01) C23C 16/455(2006.01) (54)发明名称 一种包覆共嵌式薄膜的正极材料、 制备方法 及锂离子电池 (57)摘要 本发明提供了一种包覆共嵌式薄膜的正极 材料、 制备方法及锂离子电池， 通过原子层沉积 法在正极材料表面沉积共嵌式薄膜， 从而得到包 覆共嵌式薄膜的正极材料。 该共嵌式薄膜包括磷 的无定型氧化物层和钛的无定型氧化物层。 采用 原子层沉积法能实现元素含量和比例的精准调 控且成本低， 包覆周期短， 得到的具有特定元素 比例和含量的共嵌式薄膜中的PO键可防止因材 料脱氧而导致的材料结构崩塌， 且磷的无定型氧 化物层还能与正极材料的残锂形成快离子导体 磷酸锂， 从而降低界面阻抗。 钛的无定型氧化物 层具有阻隔电解液侵蚀的作用。 因此， 包覆共嵌 式薄膜的正极材料及由其组装而成的锂离子电 池具有较高的容 量和循环性能。 权利要求书1页 说明书8页 附图1页 CN 114156478 A 2022.03.08 CN 114156478 A 1.一种包覆共嵌式薄膜的正极材料， 其特征在于， 包括正极材料以及包覆在正极材料 表面的共嵌式薄膜， 其中， 所述共嵌式薄膜包括磷的无定型氧化物层和 钛的无定型氧化物 层。 2.根据权利要求1所述的包覆共嵌式薄膜的正极材料， 其特征在于， 所述磷的无定型氧 化物层和所述 钛的无定型 氧化物层的包覆圈数之和为1～5 0圈。 3.根据权利要求1所述的包覆共嵌式薄膜的正极材料， 其特征在于， 所述共嵌式薄膜 中， 磷的含量和钛的含量均为10～2000ppm， 磷的无定型氧化物和钛的无定型氧化物的总含 量为20～3000ppm， 所述磷和所述 钛的含量比为0.01～10 0： 1。 4.根据权利要求1所述的包覆共嵌式薄膜的正极材料， 其特征在于， 所述正极材料表面 交替包覆有所述磷的无定型 氧化物层和所述 钛的无定型 氧化物层。 5.根据权利要求1所述的包覆共嵌式薄膜的正极材料， 其特征在于， 所述正极材料表面 由内向外依次包覆有所述磷的无定型 氧化物层和所述 钛的无定型 氧化物层。 6.根据权利要求1所述的包覆共嵌式薄膜的正极材料， 其特征在于， 所述正极材料表面 由内向外依次包覆有所述 钛的无定型 氧化物层和所述磷的无定型 氧化物层。 7.一种如权利要求1～4任意一项所述的包覆共嵌式薄膜的正极材料的制备方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 将所述正极材料放入原子层沉积 设备的反应腔中， 设置所述反应腔的压力为0.001 ～1.0tor， 温度为25～40 0℃并保持1～5 h； S2、 向所述反应腔内通入前驱体A， 进源时间为0.01～10s， 反应时间为1～30s， 反应次 数为1～10次， 然后通入清扫气体， 用于吹扫多余的前驱体A及副产物； S3、 向所述反应腔内通入前驱体B， 进源时间为0.01～10s， 反应时间为1～30s， 反应次 数为1～10次， 然后通入清扫气体， 用于吹扫多余的前驱体B 及副产物； S4、 重复步骤S2和S3， 重复次数为0～4次； S5、 向所述反应腔内通入前驱体C， 进源时间为0.01～10s， 反应时间为1～30s， 反应次 数1～10次， 然后通入清扫气体， 用于吹扫多余的前驱体C及副产物； S6、 向所述反应腔内通入前驱体B， 进源时间为0.01～10s， 反应时间为1～30s， 反应次 数为1～10次， 然后通入清扫气体， 用于吹扫多余的前驱体B 及副产物； S7、 重复步骤S2～S6， 直至所述磷的无定型氧化物层和所述钛的无定型氧化物层的包 覆圈数之和为1～5 0圈， 得到包覆共嵌式薄膜的正极材 料。 8.根据权利要求7所述的制备方法， 其特征在于， 所述前驱体A为磷的活性前驱体， 包括 磷酸、 磷酸三甲酯、 三(二甲胺)磷、 三烷基氧化磷种的一种或多种， 所述前驱体B为氧源 前驱 体， 包括水、 氧气、 臭氧中的一种， 前驱体C包括四氯化钛、 异丙醇钛、 四乙氧基钛、 四(二乙 胺)钛中的一种或多种， 所述清扫气体为氮气或氩气。 9.根据权利要求7所述的制备方法， 其特征在于， 所述步骤S7后， 还包括： 对所述包覆共 嵌式薄膜的正极材 料进行后处 理， 后处理温度为3 00～750℃， 后处 理时间为0.1～12h 。 10.一种锂离子电池， 其特征在于， 包括正极、 负极和电解质， 所述正极包括如权利要求 1～6任意 一项所述的包覆共嵌式薄膜的正极材 料。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114156478 A 2一种包覆共嵌式薄膜的正极材料、 制备方 法及锂离 子电池 技术领域 [0001]本发明涉及电池材料技术领域， 且特别涉及一种包覆共嵌式薄膜的正极材料、 制 备方法及锂离 子电池。 背景技术 [0002]锂离子电池在能量储存与转化中扮演着重要角色。 随着新能源汽车的发展及动力 电池需求的增加， 我国锂电池出货量也逐年上升。 在 锂电池需求日益增长的同时， 人们最关 注的还是锂电池的安全、 循环稳定性、 能量密度以及成本 问题。 在锂电池中， 正极材料 的成 本占整个电池成本的40％， 且决定着整个锂电池60％的性能。 因此， 改善正极材料的循环寿 命， 提高能量密度， 降低阻抗以及降低生产成本将是当下亟待解决 的问题。 高镍三元正极材 料具有高比容量和低成本的特点， 但其在使用过程中， 当处于高脱锂状态时容易发生相变 和锂镍混排等， 从而导致材料结构崩塌， 造成材料容量损失。 因此， 通过改善高镍正极材料 性能并使之成为 安全稳定的正极材 料是行业的共同目标。 [0003]目前， 锂电池材料厂家普遍采用掺杂或表面包覆等改性方法来提高高镍三元材料 的循环稳定性和容量。 传统的掺杂与包覆主要有固相掺杂， 固相包覆， 液相包覆等。 中国专 利CN108878827A公开了一种双氧化合物包覆的高镍三元正极材料及其制备方法， 先将高镍 三元材料加入到无水乙醇中， 接着将钛源与硅源加入到乙醇溶液中得到分散液， 然后将分 散液加入含有高镍三元材料 的无水乙醇溶液中， 加热搅拌后得到包覆材料前驱体， 最后将 该前驱体进行烧结处理， 得到双氧化物复合包覆高镍三元正极材料。 该方法在实际生产中 涉及固液分离， 能耗消耗大， 而且溶液法包覆材料厚度均匀性难以控制， 由于二氧化硅本身 不导电， 包覆太厚将影响材 料导电性。 [0004]另外， 中国专利CN110492067A公开了一种 铝钛复合包覆镍钴锰正极材料的制备方 法， 该方法采用气相沉积方法进行包覆， 这种化学沉积方式完全通过控制反应时间来控制 包覆量， 因此难以精确控制包覆层厚度， 不仅会因反应物通入过多使得其利用率不高， 而且 化学气相沉积难以沉积三 维粉末颗粒， 更难以在堆积的粉末中实现均匀沉积 。 因此， 化学气 相沉积不仅消耗量大， 粉末包覆不均匀， 而且包覆过厚还会引入大量非活性物质， 从而进一 步降低正极材 料的容量。 发明内容 [0005]本发明的目的在于提供一种包覆共 嵌式薄膜的正极材料， 其具有较高的容量和循 环性能。 [0006]本发明的另一目的在于提供一种包覆共 嵌式薄膜的正极材料的制备方法， 通过原 子层沉积法不仅可以精确调控元素的含量和比例， 而且成本低、 对环境友好， 适合工业化大 规模生产。 [0007]本发明的第三个目的在于提供一种锂离 子电池， 此电池成本低且性能优 越。 [0008]本发明解决其 技术问题是采用以下技 术方案来实现的。说　明　书 1/8 页 3 CN 114156478 A 3